KR102346802B1 - 터널등용 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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KR102346802B1 KR1020200044521A KR20200044521A KR102346802B1 KR 102346802 B1 KR102346802 B1 KR 102346802B1 KR 1020200044521 A KR1020200044521 A KR 1020200044521A KR 20200044521 A KR20200044521 A KR 20200044521A KR 102346802 B1 KR102346802 B1 KR 102346802B1
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Abstract

본 발명은 터널등용 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 방전 작동하는 배터리 팩을 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결된 온도센서에 의해 감지되는 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력함으로써 해당 스위치가 과열방지상태로 셀 밸런싱 기능을 수행하게 한다.
본 발명은 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력함으로써 해당 스위치가 과열방지상태로 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하므로, 해당 스위치(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 시점에 잡음 성분의 전압 및 전류 발생이 감소하고, 그 결과로 이 잡음 성분의 전압 및 전류에 의해 해당 스위치(예컨대, FET)와 그 주변의 다른 회로소자(예컨대, 커패시터 등)의 과열을 방지함으로써 배터리 관리 시스템의 고장을 예방할 수 있다.

Description

터널등용 배터리 관리 시스템{Battery management system for tunnel light}
본 발명은 터널등용 배터리 관리 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세히는 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 셀 각각의 온도변화를 감지하여 배터리 셀간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위한 배터리 셀 밸런싱 기능을 수행하는 터널등용 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 터널 내에 설치되는 터널등은 균일한 조도의 다수의 터널등들에 다수의 배선들을 미리 연결해 놓은 상태에서, 외부 휘도에 따라 다수의 배선들 중 하나의 배선에 전원이 공급되도록 스위칭하여 터널 조명의 조도를 제어한다.
종래의 터널 조명 시스템은 외부 휘도에 따라 복수의 배선 중 일부 배선에 선택적으로 전원이 공급 또는 공급 중단되도록 함으로써, 해당 배선에 연결된 터널등들을 점등 또는 소등시킨다. 즉, 종래의 터널 조명 시스템은 균일한 조도의 다수의 터널등들로 터널 내부를 조명하는데, 외부 휘도에 따라 점등되는 터널등들의 개수를 조절하여 터널 구간 내의 노면 휘도가 표준 규격을 만족하도록 한다.
이러한 종래의 터널 조명 시스템은, 점등된 터널등들 중 임의의 터널등이 고장으로 인해 소등되면 그 고장 터널등이 조명하는 노면의 휘도가 기준치보다 어두워져 운전자들의 안전운행을 방해하는 문제점이 있다. 또한, 임의의 터널등이 고장나는 경우를 대비하여 예비 터널등을 추가로 연결하여야 하기 때문에 터널 조명 시스템의 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.
정전이 되면 일반 터널등은 소등되므로 2차 전지의 전력을 사용하여 비상 터널등을 점등시키는 장치가 필요하다. 이러한 2차 전지를 이용한 전원공급장치는 충방전 작동하는 다수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 팩을 고전압 배터리로 활용한다.
상기한 배터리 팩은 배터리 셀간의 제조공정과 용량의 차이, 배터리 셀의 자기 방전, 배터리 셀의 동작 조건, 사용 시간 경과에 따른 노후화 등에 기인하여 충방전 작동 중인 배터리 셀간의 충전 상태(State of Charge, SOC) 불평형이 필연적으로 발생하기 때문에, 2차 전지를 이용한 전원공급장치과 같은 충방전 작동 중인 배터리 셀간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위하여 배터리 셀 밸런싱(cell balancing) 기능을 수행하는 배터리 관리 시스템이 구비되어 있다.
예컨대, 특허문헌1에는 전압 측정부에 의해 적어도 하나 이상의 배터리 셀 각각의 전압을 측정한 결과에 따라 제어부에서 밸런싱 대상 배터리 셀을 결정하여 해당 배터리 셀의 출력과 연관되는 스위칭부의 스위치(예컨대, FET)로 PWM신호를 출력함으로써 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템이 게재되어 있다.
특허문헌1에 게재된 바와 같은 종래의 배터리 관리 시스템은 배터리 셀 밸런싱을 수행하기 위하여 제어부에서 배터리 셀마다 듀티 사이클, 즉 온/오프 듀티비는 서로 다르지만 출력주파수는 동일한 값으로 고정되어 있는 PWM신호를 출력한다.
이처럼, 종래의 배터리 관리 시스템의 제어부에서 배터리 셀마다 듀티 사이클, 즉 온/오프 듀티비는 서로 다르지만 출력주파수는 동일한 값으로 고정되어 있는 PWM신호를 출력하여 배터리 셀의 출력과 연관되는 스위칭부의 스위치(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭을 제어하면, 해당 스위치(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 시점에 잡음 성분의 전압 및 전류가 발생하고, 이 잡음 성분의 전압 및 전류에 의해 해당 스위치(예컨대, FET)와 다른 회로소자(예컨대, 커패시터 등)가 과열되어 배터리 관리 시스템의 고장을 초래하는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-1465693 B1
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 충방전 작동하는 배터리 팩을 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결된 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력함으로써 해당 스위치가 과열방지상태로 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하는 터널등용 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 상기 기준온도로 가변 설정하여 해당 스위치가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하는 터널등용 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템은, 상용 교류 전원을 소정의 직류 전압으로 변환하는 정류부와 상기 정류부로 부터 전원을 충전하는 다수의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩과; 상기 배터리 팩 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결되어 해당 배터리 셀의 온도를 감지하는 적어도 하나 이상의 온도센서와; 상기한 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결되어 제어부에서 출력하는 PWM신호에 의해 온/오프 작동하여 배터리 셀간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위한 배터리 셀 밸런싱 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치; 및 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하고, 수집한 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력하여 해당 스위치가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 상기 기준온도로 가변 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수로 다시 높여서 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 미리 설정한 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/듀티비 테이블을 참고하여 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 직전에 출력한 PWM신호의 온/오프 듀티비로 다시 조절하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부는 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 상기 기준온도 이상이면 경보부를 통해 해당 스위치에 대한 과열경보를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 터널등용 배터리 관리 시스템의 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력함으로써 해당 스위치가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하므로, 해당 스위치(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 시점에 잡음 성분의 전압 및 전류 발생이 감소하고, 그 결과로 이 잡음 성분의 전압 및 전류에 의해 해당 스위치(예컨대, FET)와 그 주변의 다른 회로소자(예컨대, 커패시터 등)의 과열을 방지함으로써 배터리 관리 시스템의 고장을 예방할 수 있다.
본 발명은 적어도 하나 이상의 배터리 셀에 1대1로 대응하는 온도센서에 의해 감지되는 각각의 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 기준온도로 가변 설정하여 해당 스위치가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하므로, 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 구성되어 충방전 작동하는 배터리 팩의 온도를 상기한 배터리 셀 평균온도로 유지할 수 있고, 그 결과로 배터리 팩 자체의 과열도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템의 작동을 설명하는 플로차트.
도 4는 본 발명에 따른 온도차이/주파수 테이블 및 온도차이/듀티비 테이블을 나타낸 실시예.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템(100)는 적어도 하나 이상의 온도센서(110)와 적어도 하나 이상의 스위치(120), 제어부(130), 및 경보부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 온도센서(110)는 충방전 작동하는 배터리 팩(100a)을 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)과 1대1 대응으로 연결되어 해당 배터리 셀(110a)의 온도를 감지한다.
상기 스위치(120)는 상기한 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)과 1대1 대응으로 연결되어 제어부(130)에서 출력하는 PWM신호에 의해 온/오프 작동하여 배터리 셀(110a)간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위한 배터리 셀 밸런싱 기능을 수행한다.
상기 스위치(120)는 PWN신호에 의해 온/오프 작동하는 스위치소자라면 어떤 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 FET 등과 같은 전압/전류제어용 스위치소자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(130)는 상기 온도센서(110)에 의해 감지되는 상기 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집한다.
상기 제어부(130)는 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 해당 배터리 셀(110a)과 대응하는 스위치(120)의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력하여 해당 스위치(120)가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 한다.
상기 제어부(130)는 상기 온도센서(110)에 의해 감지되는 상기 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 상기 기준온도로 가변 설정한다.
상기 제어부(130)는 상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수로 다시 높여서 출력한다.
상기 제어부(130)는 상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 해당 배터리 셀(110a)과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 미리 설정한 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/듀티비 테이블을 참고하여 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한다.
상기 제어부(130)는 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 후, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 직전에 출력한 PWM신호의 온/오프 듀티비로 다시 조절하여 출력함과 동시에 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수로 다시 높여서 출력한다.
상기 제어부(130)는 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 후, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 상기 기준온도 이상이면 경보부(140)를 통해 해당 스위치(120)에 대한 과열경보를 출력한다.
상기 경보부(140)는 음성경보, 음성메시지, 경고등 점등, 경고등 점멸 등과 같은 방식으로 과열경보를 출력한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템(100)은 다음과 같이 작동한다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템(100)의 작동을 설명하는 플로차트이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템(100)은 상기 제어부(130)에서 출력하는 PWM신호에 의해 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)과 1대1 대응으로 연결된 스위치(120)가 온/오프 작동하여 배터리 셀(110a)간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위한 배터리 셀 밸런싱 기능 수행한다(S100).
상기와 같이 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)과 1대1 대응으로 연결된 스위치(120)가 온/오프 작동하여 상기한 배터리 셀 밸런싱 기능 수행하는 동안, 상기 제어부(130)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)과 1대1 대응으로 연결된 온도센서(110)에 의해 감지되는 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집한다(S110).
본 발명의 실시예에 있어서, 상기한 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 수집하는 시간 간격은, 충방전 작동하는 배터리 팩(100a)을 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)의 개수에 따라 수 초 혹은 수 분 단위로 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하고 나면, 상기 제어부(130)는 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 해당 배터리 셀(110a)과 대응하는 스위치(120)의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상인지를 판별한다(S120).
이때, 상기 제어부(130)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)에 1대1로 대응하는 온도센서(110)에 의해 감지되는 각각의 배터리 셀(110a)의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 기준온도로 가변 설정하여 상기한 스위치(120)가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 한다.
이처럼, 상기 제어부(130)가 상기와 같이 연산한 배터리 셀 평균온도를 기준온도로 가변 설정하여 상기한 스위치(120)가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하면 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110a)로 구성되어 충방전 작동하는 배터리 팩(100a)의 온도를 상기한 배터리 셀 평균온도로 유지할 수 있고, 그 결과로 배터리 팩(100a) 자체의 과열을 방지할 수 있다.
만약, 상기한 S120 과정에서, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 해당 배터리 셀(110a)과 대응하는 스위치(120)의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상으로 판별되면, 상기 제어부(130)는 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력한다(S130).
이때, 해당 스위치(120)에 대응하여 직전에 출력한 PWM신호와 출력주파수를 더 낮추어 출력한 PWM신호의 온/오프 듀티비는 변경하지 않고 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.
참고로, 도 4에서는 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)와 상기한 바와 같이 배터리 셀 평균온도로 가변 설정되는 기준온도(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)와의 온도차이(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 출력주파수(KHz)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)를 나타내는 온도차이/주파수 테이블을 예시하고 있다.
예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도가 #1℃이고 배터리 셀 평균온도로 가변 설정되는 기준온도가 #1℃이고, 양자의 온도차이가 #1℃라면, 상기 제어부(130)는 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 #1KHz의 주파수로 출력한다.
상기한 바와 같이 상기 S130 과정에서, 상기 제어부(130)가 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력함으로써 해당 스위치(120)가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하면, 해당 스위치(120)(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 시점에 잡음 성분의 전압 및 전류 발생이 감소하고, 그 결과로 이 잡음 성분의 전압 및 전류에 의해 해당 스위치(120)(예컨대, FET)와 그 주변의 다른 회로소자(예컨대, 커패시터 등)의 과열을 방지함으로써 배터리 관리 시스템(100)의 고장을 예방할 수 있다.
상기 S130 과정에서 설명한 바와 같이 상기 제어부(130)가 상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력하고 나면, 연이어서 상기 제어부(130)는 이후에 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 미만인지 혹은 기준온도 이상인지를 판별한다(S140).
만약, 상기한 S140 과정에서, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 미만으로 판별되면, 상기 제어부(130)는 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수로 다시 높여서 출력하고(S150), 상기한 S120 과정으로 리턴한다.
이와 달리, 만약 상기한 S140 과정에서, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 이상으로 판별되면, 상기 제어부(130)는 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/듀티비 테이블을 참고하여 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한다(S160).
이때, 해당 스위치(120)에 대응하여 직전에 출력한 PWM신호와 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 PWM신호의 출력주파수는 변경하지 않고 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.
참고로, 도 4에서는 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)와 상기한 바와 같이 배터리 셀 평균온도로 가변 설정되는 기준온도(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)와의 온도차이(℃)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온/오프 듀티비(%)(예컨대, #1 또는 #2, …, 또는 #n)를 나타내는 온도차이/듀티비 테이블을 예시하고 있다.
예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 수집한 해당 배터리 셀(110a)의 온도가 #1℃이고 배터리 셀 평균온도로 가변 설정되는 기준온도가 #1℃이고, 양자의 온도차이가 #1℃라면, 상기 제어부(130)는 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 #1%로 조절하여 출력한다.
상기한 바와 같이 상기 S160 과정에서, 상기 제어부(130)가 온도차이/듀티비 테이블을 참고하여 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력함으로써 해당 스위치(120)가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하면, 해당 스위치(120)(예컨대, FET)의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 시점에 잡음 성분의 전압 및 전류 발생이 감소하고, 그 결과로 이 잡음 성분의 전압 및 전류에 의해 해당 스위치(120)(예컨대, FET)와 그 주변의 다른 회로소자(예컨대, 커패시터 등)의 과열을 방지함으로써 배터리 관리 시스템(100)의 고장을 예방할 수 있다.
상기 S160 과정에서 설명한 바와 같이 상기 제어부(130)가 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력하고 나면, 연이어서 상기 제어부(130)는 이후에 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 미만인지 혹은 기준온도 이상인지를 판별한다(S170).
만약, 상기한 S170 과정에서, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 미만으로 판별되면, 상기 제어부(130)는 해당 스위치(120)에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 직전에 출력한 PWM신호의 온/오프 듀티비로 다시 조절하여 출력하고(S180), 상기한 S120 과정으로 리턴한다.
이와 달리, 만약 상기한 S170 과정에서, 수집한 배터리 셀(110a)의 온도가 기준온도 이상으로 판별되면, 상기 제어부(130)는 경보부(140)를 통해 해당 스위치(120)에 대한 과열경보를 출력한다(S190).
이때, 상기 경보부(140)는 음성경보, 음성메시지, 경고등 점등, 경고등 점멸 등과 같은 방식으로 과열경보를 출력하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 경보부(140)의 과열경보가 출력되면, 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템(100)의 관리자 혹은 사용자는 배터리 팩(100a)을 점검하고 필요에 따라 과열로 인해 불량 판정된 배터리 셀(110a)을 새것으로 교체하는 유지 보수 작업을 수행하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 터널등용 배터리 관리 시스템은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
100: 터널등용 배터리 관리 시스템
100a: 배터리 팩 110: 온도센서
110a: 배터리 셀 120: 스위치
130: 제어부 140: 경보부

Claims (6)

  1. 상용 교류 전원을 소정의 직류 전압으로 변환하는 정류부와 상기 정류부로 부터 전원을 충전하는 다수의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩과;
    상기 배터리 팩을 구성하는 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결되어 해당 배터리 셀의 온도를 감지하는 적어도 하나 이상의 온도센서와;
    상기 적어도 하나 이상의 배터리 셀과 1대1 대응으로 연결되어 제어부에서 출력하는 PWM신호에 의해 온/오프 작동하여 배터리 셀간의 충전 상태 불평형을 감소시키고 전압 균일성을 유지하기 위한 배터리 셀 밸런싱 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치; 및
    상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하고, 수집한 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 자동으로 가변 설정되는 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/주파수 테이블을 참고하여 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수보다 더 낮추어 출력하여 해당 스위치가 과열방지상태로 상기한 셀 밸런싱 기능을 수행하게 하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 배터리 셀의 온도 정보를 정해진 시간 간격으로 수집하여 연산한 배터리 셀 평균온도를 상기 기준온도로 가변 설정하고,
    상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 출력주파수를 직전에 출력한 PWM신호의 출력주파수로 다시 높여서 출력하며,
    상기 PWM신호의 출력주파수를 낮추어 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 해당 배터리 셀과 대응하는 스위치의 온/오프 작동 중 과열방지를 위해 미리 설정한 기준온도 이상이면 수집한 해당 배터리 셀의 온도와 상기 기준온도와의 온도차이를 기준으로 과열방지를 위하여 미리 만들어 놓은 온도차이/듀티비 테이블을 참고하여 상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력하고,
    상기 PWM신호의 온/오프 듀티비를 조절하여 출력한 후, 수집한 배터리 셀의 온도가 상기 기준온도 미만이면 해당 스위치에 대응하는 PWM신호의 온/오프 듀티비를 직전에 출력한 PWM신호의 온/오프 듀티비로 다시 조절하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터널등용 배터리 관리 시스템.
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